研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中的應(yīng)用

樊 星，趙 煒

(中國礦業(yè)大學(xué) 煤炭潔凈加工與高效轉(zhuǎn)化國家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，江蘇 徐州 221116)

儀器分析類課程是高校化工類專業(yè)學(xué)生的重要專業(yè)課，教學(xué)的內(nèi)容涉及諸多學(xué)科的知識，如物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)藥、數(shù)學(xué)、機(jī)械和計(jì)算機(jī)科學(xué)等，綜合性強(qiáng)，知識面廣。該課程對于提升大學(xué)生綜合素質(zhì)，增強(qiáng)科學(xué)精神與科研素養(yǎng)，尤其是對實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用[1]。課程內(nèi)不同儀器涉及原理、儀器結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍等知識點(diǎn)都相對獨(dú)立。筆者作為一名多年從事儀器分析課程教學(xué)的專任教師，為增強(qiáng)教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量，嘗試將課堂討論應(yīng)用在儀器分析的教學(xué)實(shí)踐中，讓學(xué)生主動參與討論問題的提出及討論過程的引導(dǎo)，將不同儀器相關(guān)的知識點(diǎn)串接起來，取得了一定的成效。

1 研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中應(yīng)用的意義

儀器分析依據(jù)物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)，采用各種方法，將這些不同物質(zhì)間性質(zhì)的差異轉(zhuǎn)化成可觀測的信號，獲得分析數(shù)據(jù)，繼而鑒定物質(zhì)體系的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)形態(tài)，確定其中有關(guān)成分的含量。儀器分析涉及的方法種類多，內(nèi)容繁雜，且分析對象間差異性很大，不同類別的分析方法的相對獨(dú)立性較強(qiáng)。例如，質(zhì)譜分析可以獲得化合物分子量信息，確定其分子式信息，并推測可能的分子結(jié)構(gòu)；而使用光譜分析可以確定樣品中主要基團(tuán)，確定物質(zhì)類別。同樣都是質(zhì)譜分析，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用和液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用在離子化機(jī)理、定性分析的理論依據(jù)、分析對象范圍等方面也都存在很大的差異。傳統(tǒng)教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)知識的單向灌輸，要求學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)通過集中學(xué)習(xí)系統(tǒng)掌握某類知識，這種教學(xué)方法對于基礎(chǔ)類等較為系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)有一定的優(yōu)勢。但要掌握具有一定深度和難度，且各個(gè)知識點(diǎn)相對獨(dú)立的儀器分析課程，傳統(tǒng)的單向教學(xué)法有時(shí)候會讓教師和學(xué)生普遍感到力不從心，學(xué)生尤其會出現(xiàn)注意力不集中，掌握知識點(diǎn)不牢固，各個(gè)知識點(diǎn)易混淆等問題[2]。

研討式教學(xué)是以解決問題為中心，發(fā)揮教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體作用，教師與學(xué)生作為雙主體的一種教學(xué)方法。具體做法是，老師為實(shí)現(xiàn)一定的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)立有思考價(jià)值的問題情境來啟發(fā)學(xué)生，讓學(xué)生積極主動參與問題的討論及解答，更深刻理解所討論學(xué)習(xí)的內(nèi)容[3]。這要求教師系統(tǒng)掌握儀器分析課程的知識體系，了解學(xué)生原有的知識基礎(chǔ)如先修課程。將儀器分析課程的知識點(diǎn)按不同類型的儀器加以分類，然后組織學(xué)生以小組為單位，每個(gè)小組分配一個(gè)課題。對于每一個(gè)小組，教師先提出若干思考的問題，組內(nèi)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下通過查閱資料熟悉相關(guān)課題，在課堂討論過程中，協(xié)助教師以小組涉及的課題作為中心組織全體同學(xué)參與討論和辯論，從而深入了解每種儀器的原理、構(gòu)造和應(yīng)用。全體同學(xué)在老師主導(dǎo)、小組同學(xué)協(xié)助的討論過程中獲得了知識、增長了能力。例如在涉及質(zhì)譜儀器的教學(xué)中，筆者將部分學(xué)生分成氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用、質(zhì)譜成像技術(shù)等小組，既能涉及經(jīng)典的質(zhì)譜知識，又能兼顧質(zhì)譜技術(shù)的前沿。各小組同學(xué)在查閱文獻(xiàn)、課堂討論的主動學(xué)習(xí)過程中，加深對質(zhì)譜這個(gè)分析儀器的理解。研討式教學(xué)模式是將傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師單主體發(fā)展為教師學(xué)生雙主體，將教師的"一言堂"或"滿堂灌"發(fā)展為師生一道共同開展的“群言堂”，將“授人以魚”發(fā)展為“授人以漁”，重能力培養(yǎng)、方法傳授，這樣有利于學(xué)生調(diào)動主觀能動性，從而發(fā)展學(xué)生主動探索等多種科研能力。其實(shí)，研討式教學(xué)法早在中國古代私人授學(xué)中就存在，在西方則稱為Seminar，即研究討論課。筆者在美國留學(xué)期間，參加過許多的研討類課程，當(dāng)時(shí)作為學(xué)生感覺的這種教學(xué)方法能更加積極的促進(jìn)學(xué)生主動參與課堂教學(xué)，若干年后筆者對自己當(dāng)年作為小組成員負(fù)責(zé)的研討課題仍然記憶深刻。

2 研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中的應(yīng)用要點(diǎn)

因?yàn)閮x器分析類課程具有“雜”、“散”、“難”等特點(diǎn)，研討式教學(xué)的組織實(shí)施要根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行切入。筆者結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)研討式教學(xué)的基本流程，談幾點(diǎn)應(yīng)用策略。

2.1 精研教材，合理的研討問題是前提。

將研討式教學(xué)法應(yīng)用到儀器分析類課程教學(xué)中，是否能夠取得預(yù)設(shè)的教學(xué)效果，前提是教師要提出合適的問題來討論。問題的創(chuàng)設(shè)應(yīng)立足于儀器的基本原理，又能兼顧學(xué)術(shù)前沿的部分研究，使得參與的同學(xué)具有一定的展開課題的空間，有討論的余地。各小組學(xué)生經(jīng)過前期的資料搜集可以協(xié)助教師來主導(dǎo)討論的方向與進(jìn)程，并形成自我的話語系統(tǒng)，而參與的學(xué)生也可以在研討中通過與教師和小組學(xué)生的互動，加深對知識的學(xué)習(xí)[4]。教師對于教材的理解程度、對前沿和熱點(diǎn)科學(xué)問題的把握尺度、及自己的科研和教學(xué)的融合程度，將決定研討的問題設(shè)計(jì)得是否合適，并最終將影響學(xué)生對所涉及的知識點(diǎn)的理解。

在給各小組學(xué)生設(shè)計(jì)討論的問題時(shí)，教師要注意以下三點(diǎn)：一是要認(rèn)真鉆研教材，熟悉教學(xué)大綱，立足儀器分析的基本原理，針對教學(xué)目的、要求、重點(diǎn)、難點(diǎn)等進(jìn)行提問；二是要緊緊把握學(xué)科的動態(tài)前沿，緊扣社會生活和科學(xué)研究的熱點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)[5]；三是要有總結(jié)性問題和引申性問題，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作的意識，增強(qiáng)學(xué)習(xí)力與創(chuàng)造力。

例如，在學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀器部分時(shí)，將質(zhì)譜儀器分成進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、離子聚焦系統(tǒng)、碰撞池、質(zhì)量分析器、檢測器等討論小組，以離子產(chǎn)生及通過路徑為主線，加入氣壓、溫度、離子損失等具體討論內(nèi)容，給各小組設(shè)計(jì)的問題要同時(shí)兼顧相鄰儀器部件，讓所有參與課堂討論的同學(xué)通過學(xué)習(xí)意識到一臺高性能的質(zhì)譜儀器需要每個(gè)部件的精雕細(xì)琢，同時(shí)更需要各個(gè)部件間的良好配合與銜接。

2.2 拓寬視野，學(xué)生自主探索是重點(diǎn)

教師應(yīng)引導(dǎo)各小組學(xué)生獨(dú)立思考，大量查詢并閱讀相關(guān)資料和書籍，進(jìn)行自主探索，在此基礎(chǔ)上理解需要討論的問題，并設(shè)計(jì)討論中的互動環(huán)節(jié)。在此過程中，教師可以向?qū)W生推薦相關(guān)數(shù)據(jù)庫，演示講解文獻(xiàn)檢索技能，提示學(xué)生應(yīng)閱讀哪些書籍(編者、出版社)、哪些課題組的研究論文，聆聽誰的學(xué)術(shù)報(bào)告等，讓學(xué)生的視野變得開闊起來，而不是局限于自己所在小組負(fù)責(zé)的若干知識點(diǎn)。要鼓勵學(xué)生選擇重要資料進(jìn)行仔細(xì)閱讀，同時(shí)撰寫讀書筆記和文獻(xiàn)綜述。此外，教師還可以通過典型案例的分析供學(xué)生進(jìn)行模仿借鑒，令學(xué)生窺一斑而見全豹。案例的設(shè)計(jì)思路能夠有效啟發(fā)學(xué)生思考，案例研究的具體方法，如問卷測試、資料查詢等，也可以鼓勵學(xué)生模仿與利用。

例如，在學(xué)習(xí)紅外光譜相關(guān)知識點(diǎn)時(shí)，在了解紅外光譜原理的基礎(chǔ)上，針對波譜數(shù)據(jù)的深度挖掘，讓學(xué)生查找涉及紅外波譜數(shù)據(jù)處理的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的文獻(xiàn)，相當(dāng)于獨(dú)辟蹊徑的開展一個(gè)既涉及紅外光譜，又相對獨(dú)立研究領(lǐng)域的調(diào)研，通過自我學(xué)習(xí)，從數(shù)據(jù)挖掘的角度理解與數(shù)據(jù)處理相關(guān)的關(guān)鍵性問題。引導(dǎo)參與的學(xué)生從基本的譜圖識別，進(jìn)入更高一級的數(shù)據(jù)分析的學(xué)習(xí)層次。

2.3 開展研討，適時(shí)點(diǎn)撥評價(jià)是關(guān)鍵

在各小組學(xué)生經(jīng)過充分自主探索前提下，教師應(yīng)精心組織研討，將課堂充分還給學(xué)生。學(xué)生可以預(yù)先在小組內(nèi)進(jìn)行研討，經(jīng)過完善后再在全班組織討論。在研討中，學(xué)生不再只是被動的聽課者，而是變被動為主動，在情境壓力下形成對于問題的研判并闡釋觀點(diǎn)。在此過程中，教師要控制討論的深度和廣度，把握好討論的內(nèi)容、時(shí)間和節(jié)奏[3]。

因此，討論是否適當(dāng)、適時(shí)、適量，能否達(dá)到最初的預(yù)設(shè)目標(biāo)，對于教師駕馭課堂能力提出了很高要求。在討論的過程中，教師要主導(dǎo)并參與，恰時(shí)恰當(dāng)?shù)呐c學(xué)生開展互動交流，使傳統(tǒng)的嚴(yán)肅安靜的課堂變得活潑生動。如果教師沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠行б龑?dǎo)，研討可能會出現(xiàn)無從談起或偏跑主題等問題。在小組同學(xué)進(jìn)行展示時(shí)，教師可以及時(shí)對其提問，追問其表述不夠清楚或需進(jìn)一步解釋的地方。在小組學(xué)生展示完畢后，教師還可以再拋出若干問題，供全體同學(xué)繼續(xù)討論，并因勢利導(dǎo)，鼓勵其他學(xué)生進(jìn)行提問，踴躍發(fā)言。

例如，在探討紫外可見光光譜時(shí)，教師可以對全體同學(xué)拋出一個(gè)問題：如果你有一個(gè)煤焦油樣品要送到某檢測中心分析，操作人員說煤焦油樣品黑乎乎的，看起來很臟，建議去其他地方做樣時(shí)，你該如何回答？接下來引導(dǎo)同學(xué)們從煤分子結(jié)構(gòu)特征出發(fā)回答這個(gè)問題，以縮合芳環(huán)為主的分子結(jié)構(gòu)正好在紫外可見光范圍內(nèi)，所以呈現(xiàn)出黑色，與“臟”無關(guān)。

2.4 有效反饋，改變考核機(jī)制是保障

研討結(jié)束，對于立意準(zhǔn)確又新穎，論據(jù)又充分有力的學(xué)生，教師要給予高度贊揚(yáng)和肯定，從而增強(qiáng)學(xué)生的自信心、創(chuàng)造力等。對于闡釋有偏差的學(xué)生，教師應(yīng)以鼓勵為主，引導(dǎo)其形成正確的知識體系。對于態(tài)度不積極、參與不充分的學(xué)生，教師也可以適當(dāng)進(jìn)行批評和鞭策。教師要及時(shí)對研討內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)，提出更理想的方案，并要求各小組學(xué)生對原先的方案進(jìn)行完善。

在儀器分析總課時(shí)的基礎(chǔ)上，要適當(dāng)安排研討課程的比例，加大研討課在課程總成績中的權(quán)重。對于研討要設(shè)立合理量化的考評指標(biāo)，確立過程性學(xué)習(xí)質(zhì)量考評體系。考核體系可以包括如下三個(gè)方面：一是對研討內(nèi)容調(diào)研的系統(tǒng)性；二是學(xué)生對課堂研討流程設(shè)計(jì)的合理性及對研討范圍的把握程度(如是否偏離課程內(nèi)容)；三是各小組的研討總結(jié)。教師對小組內(nèi)每個(gè)學(xué)生的表現(xiàn)要有具體記錄和區(qū)分度[6-7]。

此外，教師也需要組織研討式教學(xué)的調(diào)研，針對正在學(xué)習(xí)儀器分析類課程的同學(xué)進(jìn)行隨機(jī)訪談，了解學(xué)生對研討課的看法，隨時(shí)掌握學(xué)生的反應(yīng)，辯證吸收學(xué)生的意見，并調(diào)整研討式教學(xué)內(nèi)容與方式，從而使研討式教學(xué)模式的成效更好。

例如，在筆者之前的隨機(jī)訪談中，針對學(xué)生提及的研討課小組參與度不均衡，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果參差不齊的問題，可以通過增加少量研討知識作為期末考試內(nèi)容來增強(qiáng)全體學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，藉此達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

研討式教學(xué)法在儀器分析類課程中的運(yùn)用，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，能夠增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的邏輯思維、語言表達(dá)、查閱文獻(xiàn)等能力，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考，運(yùn)用知識分析問題、解決問題。研討式教學(xué)將促使學(xué)生更好地掌握儀器分析知識體系，極大提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，使之成為了適應(yīng)新時(shí)代動手能力強(qiáng)、高素質(zhì)的操作性人才。

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